hrvatski

Biotransformacija fenola lakazom u sustavima voda-organsko otapalo u mikroreaktoru

Mikroreaktori sa svojim tipičnim dimenzijama mikrokanala u području 10 μm – 500 μm karakterizirani su mnogo većom međufaznom površinom u odnosu na konvencionalne reaktorske sustave. Posljedično se zbog ovoga ostvaruje intenzivniji prijenos tvari i topline što doprinosi povećanju konverzije te nastajanje manje količine sporednih produkata. Također su zbog malog reaktorskog volumna za provedbu eksperimnta potrebne male količine kemikalija. Osim ovoga upotrebom mikroreaktora povećavaju se doseg reakcije i sigurnost provedbe procesa. U ovom radu provedena je biotransformacija fenola enzimom lakaza porijeklom iz Trametes versicolor u mikroreaktoru. Konverzija i kinetički parametri jednosupstratne Michaelis- Menteničine kinetike procijenjeni u mikroreaktoru uspoređeni su s onima dobivenim pokusima preovedenim u kotlastom reaktoru. Biotransformacija fenola provedena je u tri različita dvofazna sustava voda-organsko otapalo (diklormetan, heksan i toluen) pri čemu je enzim lakaza bio u vodenoj fazi, a fenol u organskom otapalu. U svakom od promatranih sustava provedena je analiza stabilnosti enzima lakaze. Za svaki od analiziranih sustava voda-organsko otapalo provedena je i analiza profila strujanja u mikrokanalu pri različitim protocima i omjerima vode i organskog otapala. Zaključeno je da je kod malih vrijednosti Reynoldsova broja do Re = 1, 2 i kapilarnog broja do Ca = 1, 3∙10-4 dominantno segmentirano strujanje, dok se kod Reynoldsovih brojeva većih od Re = 1, 3 i kapilarnih brojeva većih od Ca = 2, 1∙10-4 razvija paralelno strujanje. U šaržnom reaktoru postignute su sljedeće maksimalne konverzije: Xvoda-diklormetan = 28, 49 %, Xvoda- heksan = 23, 46 % i Xvoda-toulen = 32, 79 % dok su u mikroreaktoru za vrijeme zadržavanja τ = 240 s postignute sljedeće konverzije: Xvoda-diklormetan = 79, 28 %, Xvoda- heksan = 77, 05 % i Xvoda-toulen = 79, 28 %. Procijenjene vrijednosti maksimalnih brzina reakcije biotransformacije fenola enzimom lakaza u mikroreaktoru su približno 100 puta veće od onih procijenjenih u kotlastom reaktoru za pojedino otapalo. Kao najpogodnije otapalo za provedbu reakcije u kotlastom reaktoru i mikroreaktoru pokazao se toluen jer su u pokusima provedenim u sustavu voda-toluen procijenjeni najveća maksimalna brzina reakcije i najveći afinitet prema enzimu lakazi te je postignuta najveća konverzija.

mikroreaktori; lakaza; biotransformacija; profili strujanja; Michaelis-Menteničina kinetika

nije evidentirano